Teknologi Penggerak Motor Kecepatan Tinggi dan Tren Pengembangannya

Motor kecepatan tinggisemakin mendapat perhatian karena keunggulannya yang nyata seperti kepadatan daya tinggi, ukuran dan berat yang kecil, serta efisiensi kerja yang tinggi. Sistem penggerak yang efisien dan stabil adalah kunci untuk memanfaatkan sepenuhnya kinerja yang sangat baik darimotor berkecepatan tinggiArtikel ini terutama menganalisis kesulitan-kesulitanmotor berkecepatan tinggimendorong teknologi dari aspek strategi kontrol, estimasi sudut, dan desain topologi daya, dan merangkum hasil penelitian terkini di dalam dan luar negeri. Setelah itu, merangkum dan memprospek tren pengembanganmotor berkecepatan tinggiteknologi penggerak.

Bagian 02 Konten Penelitian

Motor kecepatan tinggimemiliki banyak keunggulan seperti kepadatan daya tinggi, volume dan berat kecil, serta efisiensi kerja tinggi. Motor ini banyak digunakan di berbagai bidang seperti kedirgantaraan, pertahanan dan keselamatan nasional, produksi dan kehidupan sehari-hari, serta merupakan konten penelitian dan arahan pengembangan yang diperlukan saat ini. Dalam aplikasi beban kecepatan tinggi seperti spindel listrik, turbomachinery, turbin gas mikro, dan penyimpanan energi flywheel, penerapan motor kecepatan tinggi dapat mencapai struktur penggerak langsung, menghilangkan perangkat kecepatan variabel, mengurangi volume, berat, dan biaya perawatan secara signifikan, sekaligus meningkatkan keandalan secara signifikan, dan memiliki prospek aplikasi yang sangat luas.Motor kecepatan tinggibiasanya merujuk pada kecepatan yang melebihi 10kr/menit atau nilai kesulitan (produk kecepatan dan akar pangkat dua daya) yang melebihi 1 × Motor 105 ditunjukkan pada Gambar 1, yang membandingkan data relevan dari beberapa prototipe representatif motor kecepatan tinggi baik di dalam negeri maupun internasional. Garis putus-putus pada Gambar 1 adalah tingkat kesulitan 1 × 105, dst.

1. Bahasa Indonesia:Kesulitan dalam Teknologi Penggerak Motor Berkecepatan Tinggi

1. Masalah stabilitas sistem pada frekuensi dasar yang tinggi

Ketika motor berada dalam kondisi frekuensi dasar operasi tinggi, karena keterbatasan seperti waktu konversi analog-ke-digital, waktu eksekusi algoritma pengontrol digital, dan frekuensi pengalihan inverter, frekuensi pembawa sistem penggerak motor berkecepatan tinggi relatif rendah, sehingga mengakibatkan penurunan signifikan pada kinerja operasi motor.

2. Masalah estimasi posisi rotor presisi tinggi dalam frekuensi dasar

Selama pengoperasian berkecepatan tinggi, keakuratan posisi rotor sangat penting untuk kinerja operasional motor. Karena keandalan yang rendah, ukuran yang besar, dan biaya sensor posisi mekanis yang tinggi, algoritma tanpa sensor sering digunakan dalam sistem kontrol motor berkecepatan tinggi. Namun, dalam kondisi frekuensi dasar pengoperasian yang tinggi, penggunaan algoritma tanpa sensor posisi rentan terhadap faktor-faktor yang tidak ideal seperti nonlinieritas inverter, harmonik spasial, filter loop, dan deviasi parameter induktansi, yang mengakibatkan kesalahan estimasi posisi rotor yang signifikan.

3. Penekanan riak dalam sistem penggerak motor berkecepatan tinggi

Induktansi kecil motor berkecepatan tinggi pasti mengarah pada masalah riak arus besar. Kerugian tembaga tambahan, kerugian besi, riak torsi, dan kebisingan getaran yang disebabkan oleh riak arus tinggi dapat sangat meningkatkan kerugian sistem motor berkecepatan tinggi, mengurangi kinerja motor, dan interferensi elektromagnetik yang disebabkan oleh kebisingan getaran tinggi dapat mempercepat penuaan pengemudi. Masalah di atas sangat memengaruhi kinerja sistem penggerak motor berkecepatan tinggi, dan desain pengoptimalan sirkuit perangkat keras dengan kerugian rendah sangat penting untuk sistem penggerak motor berkecepatan tinggi. Singkatnya, desain sistem penggerak motor berkecepatan tinggi memerlukan pertimbangan komprehensif dari berbagai faktor, termasuk kopling loop arus, penundaan sistem, kesalahan parameter, dan kesulitan teknis seperti penekanan riak arus. Ini adalah proses yang sangat rumit yang menempatkan tuntutan tinggi pada strategi kontrol, akurasi estimasi posisi rotor, dan desain topologi daya.

2、 Strategi Kontrol untuk Sistem Penggerak Motor Kecepatan Tinggi

1. Pemodelan Sistem Kontrol Motor Kecepatan Tinggi

Karakteristik frekuensi dasar operasi tinggi dan rasio frekuensi pembawa rendah dalam sistem penggerak motor berkecepatan tinggi, serta pengaruh kopling dan penundaan motor pada sistem, tidak dapat diabaikan. Oleh karena itu, dengan mempertimbangkan dua faktor utama di atas, pemodelan dan analisis rekonstruksi sistem penggerak motor berkecepatan tinggi merupakan kunci untuk lebih meningkatkan kinerja penggerak motor berkecepatan tinggi.

2. Teknologi Kontrol Decoupling untuk Motor Berkecepatan Tinggi

Teknologi yang paling banyak digunakan dalam sistem penggerak motor berkinerja tinggi adalah kontrol FOC. Menanggapi masalah kopling serius yang disebabkan oleh frekuensi dasar operasi yang tinggi, arah penelitian utama saat ini adalah strategi kontrol decoupling. Strategi kontrol decoupling yang saat ini dipelajari terutama dapat dibagi menjadi strategi kontrol decoupling berbasis model, strategi kontrol decoupling berbasis kompensasi gangguan, dan strategi kontrol decoupling berbasis pengatur vektor kompleks. Strategi kontrol decoupling berbasis model terutama mencakup decoupling umpan maju dan decoupling umpan balik, tetapi strategi ini sensitif terhadap parameter motor dan bahkan dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem dalam kasus kesalahan parameter yang besar, dan tidak dapat mencapai decoupling lengkap. Kinerja decoupling dinamis yang buruk membatasi rentang aplikasinya. Dua strategi kontrol decoupling terakhir saat ini menjadi pusat penelitian.

3. Teknologi Kompensasi Penundaan untuk Sistem Motor Berkecepatan Tinggi

Teknologi kontrol decoupling dapat secara efektif memecahkan masalah kopling pada sistem penggerak motor berkecepatan tinggi, tetapi hubungan tunda yang disebabkan oleh tundaan masih ada, sehingga diperlukan kompensasi aktif yang efektif untuk tundaan sistem. Saat ini, terdapat dua strategi kompensasi aktif utama untuk tundaan sistem: strategi kompensasi berbasis model dan strategi kompensasi independen model.

Bagian 03 Kesimpulan Penelitian

Berdasarkan pencapaian penelitian saat ini dimotor berkecepatan tinggiteknologi penggerak dalam komunitas akademis, dikombinasikan dengan permasalahan yang ada, arah pengembangan dan penelitian motor berkecepatan tinggi terutama meliputi: 1) penelitian tentang prediksi yang tepat dari arus frekuensi dasar tinggi dan masalah terkait penundaan kompensasi aktif; 3) Penelitian tentang algoritma kontrol kinerja dinamis tinggi untuk motor berkecepatan tinggi; 4) Penelitian tentang estimasi yang tepat dari posisi sudut dan model estimasi posisi rotor domain kecepatan penuh untuk motor berkecepatan sangat tinggi; 5) Penelitian tentang teknologi kompensasi penuh untuk kesalahan dalam model estimasi posisi motor berkecepatan tinggi; 6) Penelitian tentang Frekuensi Tinggi dan Rugi Tinggi dari Topologi Daya Motor Berkecepatan Tinggi.